一种具有催化功能的光热蒸馏膜的制备方法与流程

纳米纤维膜；
11.(3)以(nh4)2s为硫化剂，对步骤(2)制得的pvdf/cu(acac)2纳米纤维膜进行原位硫化以获得pvdf/cus疏水基底；
12.(4)将铁锰氧化物均匀分散到亲水性细菌纤维素溶液中；
13.(5)将步骤(4)制得的分散液均匀的涂覆在步骤(3)制得的pvdf/cus疏水基底表面，得湿润的蒸馏膜；
14.(6)对步骤(5)制得的湿润的蒸馏膜进行干燥，得具有催化功能的光热蒸馏膜。
15.在一些实施方式中，步骤(1)中加热温度控制在35℃
‑
40℃之间。
16.在一些实施方式中，步骤(2)中纺丝时电压为25kv，针头到接收板的距离为20cm，喷射速率控制在1ml/h，总共喷射8ml液体，纺丝时的平均温度为25℃，平均湿度为55％。
17.在一些实施方式中，步骤(4)中铁锰氧化物和亲水性细菌纤维素溶液的体积比为1:10。
18.在一些实施方式中，步骤(6)中的干燥方法为将步骤(5)制得的湿润的蒸馏膜放入鼓风干燥箱中，在60℃下干燥12h。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据本发明所述制备方法制得的蒸馏膜对水中的vocs的去除率达到90％以上。本发明实现了光热膜蒸馏体系和催化氧化体系的集成耦合，在保证光热转化效率的同时构筑vocs高效催化降解反应空间。
具体实施方式
20.下面结合各实施方式对本公开进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本公开的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本公开的保护范围之内。
21.如无特殊说明，本说明书各实施例中的术语“h”具体为时间计量单位：小时；术语“ml”具体为体积单位：毫升；术语“μg”为重量单位：微克，术语“kv”具体为电压单位：千伏；术语“rpm”具体为转速单位：转/分，术语“mm/l”为浓度单位：毫摩尔每升。
22.以下是根据本发明所述制备方法制得光热蒸馏膜的具体实施例：
23.实施例1
24.(1)制备pvdf/cu(acac)2溶液
25.将10g乙酰丙酮铜cu(acac)2溶解到15g n,n
‑
二甲基甲酰胺dmf中，并超声分散均匀。再加入4g聚偏氟乙烯pvdf粉末，在加热条件下磁力搅拌以得到均匀透明溶液,静置脱泡，即得pvdf/cu(acac)2溶液。加热温度控制在35℃
‑
40℃之间。
26.(2)用10ml注射器(一次性平口针头，针头内径为0.9mm)抽取步骤(1)制得的pvdf/cu(acac)2溶液进行静电纺丝，制备pvdf/cu(acac)2纳米纤维膜。纺丝时电压设置为25kv，针头到接收板的距离为20cm，喷射速率控制在1ml/h，总共喷射8ml液体。接收板采用15cm
×
15cm的铜板制成，在铜板表面包裹一层铝箔纸用来接收纤维并支撑纤维膜，使得复合膜容易从接收板取下。纺丝时的平均温度为25℃，平均湿度为55％。
27.(3)以(nh4)2s为硫化剂，对步骤(2)制得的pvdf/cu(acac)2纳米纤维膜进行原位硫化以获得pvdf/cus疏水基底。
28.(4)将铁锰氧化物均匀分散到亲水性细菌纤维素溶液中。
29.用液相还原法制备铁锰氧化物.在室温下，量取浓度为1.069mg/ml的硫酸亚铁溶液130ml，置于200r/min的摇床上，然后向该硫酸亚铁溶液中滴加浓度为2.65mg/ml的高锰酸钾溶液10ml，再用4mol/l氢氧化钠溶液调节ph至6.5
±
0.2，继续振荡1h后静置2h，离心制得铁锰氧化物。
30.取一定量的细菌纤维素水溶性分散液(购于桂林奇宏科技有限公司)配制成1mg/ml的亲水性细菌纤维素溶液。
31.铁锰氧化物和亲水性细菌纤维素溶液的体积比为1:10。
32.(5)采用喷涂法将步骤(4)制得的分散液均匀的涂覆在pvdf/cus疏水基底表面，得湿润的蒸馏膜。
33.(6)将步骤(5)制得的湿润的蒸馏膜放入鼓风干燥箱中，在60℃下干燥12h，即得具有催化功能的光热蒸馏膜(双功能结构)。
34.对比例
35.对比例和实施例1的区别为不加入铁锰氧化物，制备的不具有催化功能的光热蒸馏膜。具体制备方法如下：
36.(1)制备pvdf/cu(acac)2溶液；
37.将10g乙酰丙酮铜cu(acac)2溶解到15g n,n
‑
二甲基甲酰胺dmf中，并超声分散均匀。再加入4g聚偏氟乙烯pvdf粉末，在加热条件下磁力搅拌以得到均匀透明溶液,静置脱泡，即得pvdf/cu(acac)2溶液。
38.(2)用10ml注射器(一次性平口针头，针头内径为0.9mm)抽取步骤(1)制得的pvdf/cu(acac)2溶液进行静电纺丝，制备pvdf/cu(acac)2纳米纤维膜。纺丝时电压设置为25kv，针头到接收板的距离为20cm，喷射速率控制在1ml/h，总共喷射8ml液体。接收板采用15cm
×
15cm的铜板制成，在铜板表面包裹一层铝箔纸用来接收纤维并支撑纤维膜，使得复合膜容易从接收板取下。纺丝时的平均温度为25℃，平均湿度为55％。
39.(3)以(nh4)2s为硫化剂，对步骤(2)制得的pvdf/cu(acac)2纳米纤维膜进行原位硫化以获得pvdf/cus疏水基膜。
40.(4)将步骤(3)制得的湿润的疏水基膜放入鼓风干燥箱中，在60℃下干燥12h，得pvdf/cus光热蒸馏膜。
41.以下通过具体测试，测试对比例及实施例1中所制得的蒸馏膜的通量和vocs去除率。
42.测试例1
43.测试对比例及实施例1中所制得的蒸馏膜的通量。
44.通量的计算方法如公式(1)所示：
[0045][0046]
式中：f表示通量(l
·
m
‑2·
h
‑1)，v表示产水量(l)，a表示膜的有效面积(m2)，t表示运行时间(h)。
[0047]
将对比例及实施例1制得的蒸馏膜通过光照直接接触式膜蒸馏系统分别对三氯甲
烷溶液和甲苯溶液进行膜蒸馏实验。实验中，进料溶液分别为2l三氯甲烷溶液(200μg/l)和2l苯溶液(200μg/l)，渗透侧预先加入300ml过一硫酸盐(pms)溶液(0.4mm/l),两侧蠕动泵转速均为300rpm，运行10h。
[0048]
测试结果如下表所示
[0049]
通量(l
·
m
‑2·
h
‑1)三氯甲烷溶液甲苯溶液对比例41.7842.98实施例150.9552.33
[0050]
通过测试例1可知，根据本发明实施例1制得的具有催化功能的光热蒸馏膜的通量均远远大于对比例的光热蒸馏膜的通量。
[0051]
测试例2
[0052]
本测试例是测试根据对比例及实施例1中所制得的蒸馏膜的vocs去除率。运行方法同测试例1。
[0053]
vocs去除率的计算方法如公式(2)所示：
[0054][0055]
式中：r表示vocs去除率(％)，c
f
和c
p
分别表示为进料溶液和渗透溶液中vocs(三氯甲烷、甲苯)的浓度。
[0056]
其中vocs浓度的测定方法为高效液相色谱法。
[0057]
测试结果如下表所示：
[0058]
r(％)三氯甲烷溶液甲苯溶液对比例1.31.1实施例196.795.9
[0059]
通过测试例2可知，根据本发明实施例1制得的具有催化功能的光热蒸馏膜对vocs的去除率远远高于对比例的光热蒸馏膜对vocs的去除率。
[0060]
本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
[0061]
以上所述的仅是本公开的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。